Sử Dụng Mùn Cưa Biến Tính Fe Iii Áp Dụng Cho Quá Trình Oxy Hoá Nâng Cao Loại Bỏ Phẩm Màu

i

LỜI CẢM ƠN

Sau khi hoàn thành khóa luận tốt nghiệp của mình, em xin gửi lời cảm ơn

chân thành và sự tri ân sâu sắc đối với các thầy cô trƣờng Đại học Lâm Nghiệp,

đặc biệt là các thầy cô ở Trung tâm Phân tích và ứng dụng công nghệ địa không

gian đã tạo điều kiện tốt cho quá trình thực tập của em.

Em cũng xin cảm ơn TS. Vũ Huy Định và ThS. Đặng Thế Anh đã tận tình

hƣớng dẫn em trong suốt quá trình làm luận văn.

Em rất mong nhận đƣợc sự đóng góp của thầy, cô để luận văn của em

đƣợc hoàn thiện hơn.

Em xin kính chúc thầy cô dồi dào sức khỏe, đạt đƣợc nhiều thành công

trong sự nghiệp cao quý của mình.

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 11 tháng 5 năm 2018

Sinh viên

Lê Thị Thanh Thanh

ii

TÓM TẮT NỘI DUNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

1. Tên khóa luận tốt nghiệp:

“SỬ DỤNG MÙN CƢA BIẾN TÍNH-Fe(III), ÁP DỤNG CHO QUÁ

TRÌNH OXY HÓA NÂNG CAO LOẠI BỎ PHẨM MÀU”

2. Giáo viên hƣớng dẫn:TS. Vũ Huy Định

ThS. Đặng Thế Anh

Sinh viên thực hiện: Lê Thị Thanh Thanh-K59B-KHMT

3. Mục tiêu nghiên cứu:

Mục tiêu tổng quát: Tìm kiếm vật liệu thân thiện với môi trƣờng, giá

thành thấp để biến tính thành vật liệu xúc tác cho quá trình Fenton xử lý các hợp

chất hữu cơ có trong nƣớc thải dệt nhuộm.

Mục tiêu cụ thể:

 Tìm đƣợc các điều kiện biến tính mùn cƣa và muối sắt (III) thành vật

liệu xúc tác.

 Tìm ra điều kiện nhƣ: nhiệt độ, pH, lƣợng chất oxi hoá, lƣợng vật liệu

biến tính…thích hợp cho quá trình Fenton khi sử dụng hệ xúc tác mùn cƣa biến

tính.

4. Đối tƣợng nghiên cứu

 Mùn cƣa, Muối sắt (III): Fe(NO3)3.9H2O.

 Phẩm màu: Đƣợc cung cấp bởi công ty TNHH Thƣơng Mại Tân Hồng

Phát – số 92 Cửa Bắc, Quán Thánh, Ba Đình, Hà Nội.

5. Nội dung nghiên cứu

 Nghiên cứu biến tính mùn cƣa thành vật liệu có khả năng xúc tác.

 Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu suất xử lý phẩm màu.

 Ứng dụng kỹ thuật Fenton - mùn cƣa biến tính để xử lý các mẫu phẩm màu.

6. Phƣơng pháp nghiên cứu

 Phƣơng pháp biến tình mùn cƣa;

 Phƣơng pháp phân tích phổ (EDX);

iii

 Phƣơng pháp xác định đặc điểm bề mặt vật liệu (SEM);

 Phƣơng pháp UV-vis xác định nồng độ phẩm màu;

 Phƣơng pháp khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình Fenton/Mùn

cƣa biến tính.

7. Những kết quả đạt đƣợc

Các kết quả chính của khóa luận thu đƣợc nhƣ sau:

- Quy trình biến tính mùn cƣa thành vật liệu có hoạt tính xúc tác cao: 10g

mùn cƣa trộn cùng 0,5g muối Fe(NO3)3.9H2O và 200ml nƣớc. Khuấy trong 1h

rồi sấy khô, nung 2h với nhiệt độ 400oC.

- Phân tích thành phần hóa học của vật liệu sau biến tính bằng phƣơng

pháp phân tích phổ tán xạ tia X (EDX). Kết quả cho thấy thành phần chính có

silic (53,12%), oxi (26,79%), cacbon (7,87%), sắt (5,78%). Sự tồn tại của sắt

trong vật liệu sau biến tính đã chứng tỏ quá trình gắn sắt vào chất nền đã thành

công, sắt chính là nhân tố chính của hệ xúc tác; còn các thành phần khác đóng

vai cho hấp phụ, tạo điều kiện cho quá trình oxi hoá nâng cao theo cơ chế hấp

phụ - oxi hoá.

- Các đặc trƣng vật liệu nhƣ kích thƣớc, tính chất của bề mặt mùn cƣa sau

khi biến tính đƣợc xác định bằng phƣơng pháp SEM. Kết quả cho thấy thành

phần bề mặt mùn cƣa sau biến tính có cấu trúc đặc khít hơn. Ngoài ra, trên bề

mặt cấu trúc mùn cƣa có các khoảng trống lớn do sự hòa tan tạo điều kiện cho

các tiểu phân sắt (III) oxit bám trên bề mặt mùn cƣa hình thành trung tâm xúc

tác của hệ xúc tác.

- Tìm đƣợc các điều kiện thích hợp tiến hành quá trình Fenton, sử dụng

mùn cƣa biến tính xử lý phẩm màu. Các yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu suất khi áp

dụng kỹ thuật Fenton dị thể dùng hệ xúc tác mùn cƣa cho đối tƣợng phẩm màu

Reactive Yellow 160 (RY 160), Direct Red 239 (DR 239), Direct Red 224 (DR

224), Direct Blue 199 (DB 199), Acid Red 23 (AR 23) với nồng độ 0,05g/l.

Điều kiện thích hợp: lƣợng mùn cƣa xúc tác là 0,05g; nồng độ H2O2 4,895mM;

iv

pH = 2; nhiệt độ phòng. Hệ xúc tác có khả năng tái sử dụng nhiều lần, tuy nhiên

hiệu suất xử lý phẩm màu có xu hƣớng giảm khi tái sử dụng.

- Đánh giá đƣợc khả năng áp dụng điều kiện xử lý tƣơng tự của phẩm màu

RY 160 cho các phẩm màu DR 239, DR 224, DB 199, AR 23. Kết quả cho thấy

khả năng xử lý các phẩm màu này bằng kỹ thuật Fenton sử dụng vật liệu mùn

cƣa biến tính cho kết quả tốt

v

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC BẢNG..................................................................................vii

DANH MỤC CÁC HÌNH....................................................................................ix

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ....................................................................vii

MỞ ĐẦU............................................................................................................... 1

CHƢƠNG 1.TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU........................................ 3

1.1 Phẩm màu hữu cơ khó phân hủy..................................................................... 3

1.1.1. Phẩm nhuộm................................................................................................ 3

1.1.2. Phân loại phẩm nhuộm................................................................................ 3

1.1.3. Một số loại phẩm nhuộm tiêu biểu ............................................................. 6

1.2.Nƣớc thải dệt nhuộm chứa phẩm màu hữu cơ khó phân hủy ......................... 8

1.2.1 Thành phần và tính chất trong nƣớc thải dệt nhuộm ................................... 9

1.2.2 Ảnh hƣởng của nƣớc thải dệt nhuộm......................................................... 10

1.3 Tổng quan các phƣơng pháp xử lý thuốc nhuộm trong nƣớc thải dệt

nhuộm………...................................................................................................... 12

1.3.1. Các phƣơng pháp hóa lý............................................................................ 12

1.3.2. Các phƣơng pháp sinh học ........................................................................ 14

1.3.3. Các phƣơng pháp điện hóa........................................................................ 14

1.3.4. Các phƣơng pháp hóa học......................................................................... 15

1.4 Tổng quan về vật liệu nghiên cứu: Mùn cƣa................................................. 19

1.4.1 Nguồn gốc mùn cƣa ...................................Error! Bookmark not defined.

1.4.2 Đặc tính của mùn cƣa................................................................................. 20

1.4.3 Ứng dụng của mùn cƣa .............................................................................. 20

1.5. Các yếu tố ảnh hƣởng................................................................................... 22

CHƢƠNG 2.MỤC TIÊU, ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU..................................................................................................... 24

2.1. Mục tiêu nghiên cứu..................................................................................... 24

2.2 Đối tƣợng nghiên cứu.................................................................................... 24

2.3 Nội dung nghiên cứu..................................................................................... 25

vi

2.4. Hóa chất, thiết bị và dụng cụ........................................................................ 25

2.4.1 Hóa chất...................................................................................................... 26

2.4.2 Thiết bị ....................................................................................................... 26

2.4.3 Dụng cụ ...................................................................................................... 27

2.5.1. Phƣơng pháp biến tính mùn cửa ............................................................... 27

2.5.2. Phƣơng pháp xác định đặc điểm bề mặt vật liệu ...................................... 27

2.5.3. Phƣơng pháp phân tích phổ EDX ............................................................. 28

2.5.4 Phƣơng pháp UV-vis xác định nồng độ phẩm màu ................................... 29

2.5.5. Phƣơng pháp khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình Fenton/mùn

cửa biến tính ........................................................................................................ 32

CHƢƠNG 3.KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN....................................................... 33

3.1 Xây dựng đƣờng chuẩn và xác định nồng độ phẩm màu.............................. 33

3.2 Nghiên cứu biến tính mùn cƣa thành vật liệu có khả năng xúc tác .............. 34

3.2.1 Quy trình biến tính mùn cƣa ...................................................................... 34

3.2.2 Ảnh hƣởng của lƣợng Fe (III).................................................................... 34

3.2.3 Đặc tính của mùn cƣa biến tính.................................................................. 34

3.3 Các yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu suất xử lý phẩm màu .................................. 37

3.3.1 Ảnh hƣởng của nhiệt độ nung đến hiệu suất xử lý phẩm màu................... 38

3.3.2 Ảnh hƣởng của thời gian nung đến hiệu suất xử lý phẩm màu ................. 38

3.3.3 Ảnh hƣởng của lƣợng muối Fe(NO3)3.9H2O đến hiệu suất xử lý phẩm màu

39

3.3.4 Ảnh hƣởng của tái sử dụng xúc tác Mùn cƣa- Fe(III) ............................... 40

3.3.5 Ảnh hƣởng của các phẩm màu khác đến hiệu suất xử lý phẩm màu......... 41

KẾT LUẬN......................................................................................................... 43

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC 1